ИМИТАТОР НАГРУЗКИ ИНДУКТОРА УСКОРЯЕМЫМ ПУЧКОМ Советский патент 1994 года по МПК H05H7/00 

Изобретение относится к технике ускорения заряженных частиц, а конкретно к устройствам, позволяющим имитировать влияние пучка заряженных частиц, например электронов, на выходные характеристики индуктора линейного индукционного ускорителя (ЛИУ).

Известен имитатор нагрузки индуктора ускоряемым пучком, размещенный в области ускорения модели индуктора ЛИУ с диаметром области ускорения 12 см, содержащий высокоомный резистивный делитель, присоединенный проводниками к дисковым электродам радиальных линий.

Недостатком этого имитатора является измерение только параметров импульсов ускоряющего напряжения в области ускорения без определения наиболее важных нагрузочных вольт-амперных и формирующих характеристик индуктора ЛИУ.

Наиболее близким техническим решением является имитатор нагрузки индуктора ускоряемым пучком, содержащий в области ускорения индуктора активное сопротивление и проводники в виде дисков, соединяющих активное сопротивление с заземленными торцовыми высоковольтными электродами индуктора.

Имитатор с одиночным резистором для индуктора с большими геометрическими и электрическими параметрами вообще не применим из-за отсутствия промышленного выпуска соответствующих резисторов, а последовательно-параллельное соединение большого количества маломощных низковольтных резисторов, полностью заменяемых при изменении их общей величины активного сопротивления, очень усложняет конструкцию имитатора и повышает трудоемкость измерения вольт-амперных и других выходных характеристик индуктора.

Целью изобретения является упрощение имитатора и повышение оперативности измерений выходных характеристик индуктора.

Цель достигается тем, что в имитаторе нагрузки индуктора ускоряемым пучком, содержащим в области ускорения индуктора активное сопротивление и проводники в виде дисков, соединяющих активное сопротивление с заземленными торцовыми электродами индуктора, вокруг оси области ускорения симметрично размещены автономные жидкостные резисторы, электроды которых соединены с дисками, при этом каждый резистор снабжен своим герметичным диэлектрическом корпусом, заполненным электролитом с равной двусторонней проводимостью и диаметром меньше глубины скин-слоя на частоте генерируемого индуктором напряжения, а по меньшей мере в одном из электродов каждого резистора выполнен канал с возможностью замены электролита через отверстие в диске.

На чертеже показан предложенный имитатор нагрузки индуктора ускоряемым пучком.

В тороидальной герметичной камере индуктора, образованной проводящими обечайкой 1, заземленными торцовыми электродами 2, 3 и трубчатым изолятором 4, размещены высоковольтный электрод 5 и на его краю вокруг изолятора 4 многоканальный коммутатор 6. Электрод 5 присоединен к источнику питания (не показан) и образует относительно поверхностей электродов 2, 3 накопитель энергии - радиальную линию с жидкой изолирующей средой, например очищенной водой. Область ускорения 7 индуктора закрыта двумя проводящими, например металлическими, дисками 8, 9, присоединенными к электродам 2, 3 индуктора. Вокруг оси О-О области ускорения размещены симметрично по окружности, соответствующей внешнему диаметру гипотетического пучка заряженных частиц, автономные резисторы 10 (для упрощения показаны резистора), которые своими электродами 11, 12 присоединены соответственно к дискам 8, 9. Для большей изотропности резисторы должны быть расположены как можно ближе один к другому. Каждый резистор содержит свой герметичный диэлектрической корпус 13, например полиэтиленовый, заполненный электролитом с равной двусторонней проводимостью, в частности водным раствором медного купороса. Одним электродом, например электродом 11, каждый резистор закреплен посредством винта 14 к диску 8; другой электрод 12 присоединен к диску 9 и имеет два канала, проходящие через отверстия в диске 9, герметизируемые винтами 15. Диаметр столба электролита резистора и удельное сопротивление электролита выбраны так, что диаметр столба электролита меньше, например, в 5-10 раз глубины скин-слоя на частоте, соответствующей длительности фронта генерируемого индуктором импульса напряжения в области ускорения.

Работает имитатор нагрузки индуктора ускоряемым пучком следующим образом.

Заряжается от источника питания электрод 5 относительно электродов 2 и 3; по достижении рабочей разности потенциалов включается коммутатор 6 и к внешней границе области ускорения прикладывается (примерно по окружности трубчатого изолятора 4) симметричная волна напряжения, которая между дисками 8, 9 достигает резисторов 10. Так как диаметр столба электролита в каждом резисторе меньше в 5-10 раз глубины скин-слоя на частоте длительности фронта волны напряжения, то ток через резисторы между их электродами 11, 12 течет с одинаковой плотностью по всему поперечному сечению каждого резистора. Индуктор оказывается нагруженным на общее активное сопротивление всех параллельно присоединенных к дискам 8, 9 резисторов и на них выделяется импульсное напряжение и течет через них импульсный ток; формы импульсов и амплитуды напряжения и тока определяются соотношением между величиной R общего активного сопротивления резисторов и внутренним сопротивлением индуктора, а также электрической длиной его радиальной линии. Посредством регистраторов измеряют при данной величине R формы импульсов и амплитуды напряжения и тока на нагрузке индуктора при выбранном внешнем диаметре пучка. Если надо изменить величину R, то можно заменить в резисторах через каналы в электродах 12 электролит с другим значением удельного электрического сопротивления, не демонтируя при этом имитатор, или снять диск 9 и поставить новые резисторы с иным внутренним диаметром полостей в корпусах резисторов или снять часть резисторов, например через один резистор. В результате изменения величины R изменяются выходные параметры импульсов напряжения на нагрузке и тока через нее в зависимости от активного сопротивления имитатора; таким образом определяются, например, вольт-амперная характеристика индуктора и его формирующие свойства, что позволяет судить о характеристиках ускоряемого импульсного пучка заряженных частиц, например электронов.

Предложенное техническое решение имитатора нагрузки индуктора ускоряющим пучком по сравнению с прототипом упрощает конструкцию имитатора и повышает оперативность измерения выходных характеристик индуктора. Дополнительно упрощена технология изготовления имитатора и его обслуживание. (56) Казача В. И. и др. О применении радиальных линий в импульсных ускорителях. ЖТФ, 1976, т. 46, N 7, с. 1477.

Авторское свидетельство N 270913, кл. Н 05 Н 9/00, 1968.

ИМИТАТОР НАГРУЗКИ ИНДУКТОРА УСКОРЯЕМЫМ ПУЧКОМ, содержащий в области ускорения индуктора активное сопротивление и проводники в виде дисков, соединяющих активное сопротивление с заземленными торцовыми электродами индуктора, отличающийся тем, что, с целью упрощения имитатора и повышения оперативности измерений выходных характеристик индуктора, вокруг оси области ускорения симметрично размещены автономные жидкостные резисторы, электроды которых соединены с дисками, при этом каждый резистор снабжен своим герметичным диэлектрическим корпусом, заполненным электролитом с равной двусторонней проводимостью и диаметром меньше глубины скин-слоя на частоте генерируемого индуктором напряжения, а по меньшей мере в одном из электродов каждого резистора выполнен канал с возможностью замены электролита через отверстие в диске.